坡缕石对Sr(Ⅱ)的吸附热力学研究

采用静态吸附法研究了坡缕石对水溶液中Sr(Ⅱ)的吸附热力学特征,并考察了时间、溶液pH值和离子强度对吸附效果的影响。结果表明：Sr(Ⅱ)在坡缕石上的吸附受pH值和离子强度的影响明显;坡缕石对Sr(Ⅱ)的吸附主要通过表面络合和离子交换进行;吸附过程符合Lagergren准二级速率方程;吸附等温线符合Freundlich和D-R模型,升高温度有利于吸附反应的进行;热力学参数ΔH°、ΔS°和ΔG°的计算结果表明,坡缕石对Sr(Ⅱ)的吸附是自发进行的吸热反应。     

TODGA/正十二烷萃取Sr(Ⅱ)的动力学

以N,N,N′,N′-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)为萃取剂、正十二烷为稀释剂,研究了该萃取体系在恒界面池中萃取Sr(Ⅱ)的动力学,考察了搅拌转速、界面面积、萃取剂浓度、金属离子浓度、酸度和温度等因素对萃取行为的影响,并推导了相应的萃取机理。结果表明：(1) 搅拌转速在130r/min以下时,0.1mol/L TODGA/正十二烷萃取Sr(Ⅱ)的过程为扩散控制类型,在搅拌转速为150r/min以上时,则可能属于化学反应控制的动力学控制模式;(2) 求得了在(170±2)r/min、温度为(25±0.1)℃时0.1mol/L TODGA/正十二烷萃取Sr(Ⅱ)的初始速率方程： r₀= ((dc_org(M)/dt) |_t=0)=k• (S/V)c^0.91_aq,0(Sr)c^0.73_aq,0(HNO₃)c^0.87_org,0 (TODGA) 在25℃下,求得表观萃取速率常数k=(22.5±2.5)×10^-3mol^-1.51•L^1.51•min^-1•cm;(3) 0.1 mol/L TODGA/正十二烷萃取Sr(Ⅱ)的初始速率随着温度的升高而增大,求得表观萃取活化能E_a(Sr(Ⅱ))=(24.3±0.7)kJ/mol。     

不同处理方式对生物炭吸附Sr(Ⅱ)的影响机制

生物炭是一种常见的优质吸附剂,但生物炭中的灰分会遮盖其表面的官能团及填充孔道,从而影响生物炭的吸附性能。为了探明生物炭中灰分对Sr(Ⅱ)吸附性能的影响,以玉米秸秆为原料,在绝氧条件下、不同裂解温度下制备生物炭样品,并选用水、氢氟酸及王水对生物炭样品进行处理,然后测试各样品对Sr(Ⅱ)的吸附量。最后,采用X射线衍射分析（XRD）、元素分析、比表面积及孔径分布（BET）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）等分析技术,对生物炭及改性生物炭的性质进行表征分析,解析生物炭中灰分组分对Sr(Ⅱ)吸附的影响机制。结果表明：在500 ℃下制备的生物炭对Sr(Ⅱ)的吸附能力较强,且经HF改性处理后其吸附能力提升约15%;各改性样品对Sr(Ⅱ)的吸附均符合准二级动力学模型,且均符合Langmuir模型。分析测试结果表明：HF可大幅度降低生物炭表面的水溶性阳离子与Si元素含量,降低了水溶性阳离子与Sr(Ⅱ)的竞争吸附且暴露更多的吸附位点,提升了生物炭对Sr(Ⅱ)的吸附能力。     

功能化ZIF-90对模拟废液中Co(Ⅱ)的吸附性能

为开发一种兼具高选择性、大吸附容量和快速吸附能力的吸附剂以高效处理放射性废液,本文通过合成后改性,将金属有机框架(MOFs)材料ZIF-90上的游离醛基与硫代氨基脲(TSC)进行缩合,进一步合成了功能化的MOFs材料ZIF-90-TSC。采用扫描电镜、热重分析、N₂吸附-解吸、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱对该材料进行了表征,并研究了其对模拟废水中Co(Ⅱ)的吸附性能。结果表明：在初始pH=6.70、温度303 K、Co(Ⅱ)初始浓度500 mg/L条件下,ZIF-90-TSC对Co(Ⅱ)的最大吸附量为151.23 mg/g;在多金属离子溶液中ZIF-90-TSC对Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)表现出选择性吸附。热力学和动力学分析表明,ZIF-90-TSC对Co(Ⅱ)的吸附过程是自发、吸热的过程,符合准二级化学吸附和Langmuir单分子层吸附。因此ZIF-90-TSC在吸附处理放射性废液中的Co(Ⅱ)有一定的应用前景。     

地质水泥固化体中Sr(Ⅱ)、Cs(Ⅰ)、U(Ⅵ)的长期浸出行为研究

以深圳航天科技创新研究院研制的地质水泥为固化基材,通过考察Sr(Ⅱ)、Cs(Ⅰ)、U(Ⅵ)在地质水泥固化体中2.5 a内的浸出率R_n、累积浸出分数P_t以及物相、显微结构等参量的变化,研究了模拟核素的浸出规律和机理,并构建了其长期浸出模型。在整个浸出周期内,浸出试验始终在碱性环境中进行,这对地质水泥吸附核素有利;浸出液的电导率在核素浓度达到平衡后仍在缓慢变化,说明除核素外,水泥固化体中的其余离子也参与了溶浸,这也从XRD的测试结果得到了证实;第42 d时Sr(Ⅱ)、Cs(Ⅰ)、U(Ⅵ)的R_n和P_t值均低于国家限定标准,表明地质水泥对这3种核素均具有较好的固化能力,其中对U(Ⅵ)和Sr(Ⅱ)的滞留远高于Cs(Ⅰ);一维衰变浸出模型能很好地预测地质水泥固化体中Sr(Ⅱ)、Cs(Ⅰ)、U(Ⅵ)长达2.5 a的浸出行为。     

三聚磷酸钠交联壳聚糖/纳米Fe~0复合膜对U(Ⅵ)的吸附特性

制备了三聚磷酸钠交联壳聚糖/纳米Fe~0(CS-Fe)复合膜,并将其用于吸附U(Ⅵ),考察了pH值对CS-Fe复合膜吸附U(Ⅵ)的影响,以及吸附动力学和吸附等温线。结果表明,吸附等温线符合双位点Langmuir模型,以CS-Fe复合膜的磷酸基团为主要吸附位,纳米Fe~0为次要吸附位。吸附动力学符合准二级模型,表明化学吸附是控速步骤。CS-Fe复合膜对U(Ⅵ)的饱和吸附容量(208.8mg/g)远高于壳聚糖膜对U(Ⅵ)的饱和吸附容量(131.6mg/g),这是由于壳聚糖促进了纳米Fe~0的分散以及纳米Fe~0还原U(Ⅵ)的共同作用。     

ZIF-67对模拟废水中Co(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的吸附研究

为开发出对放射性废液中长寿期活化产物具有高效选择性的吸附剂,在室温下制备了金属-有机框架（MOFs）材料ZIF-67,并对该材料进行了热稳定性测试以及结构的表征。首次考察了初始pH值、吸附时间和溶液初始浓度等因素对ZIF-67吸附Co(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的影响。结果表明：ZIF-67属于微孔材料,具有良好的水热稳定性。在pH为6.0、温度为30℃、初始浓度为500 mg/L的条件下,ZIF-67对Co(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的饱和吸附容量分别达到305.63 mg/g和197.43 mg/g。ZIF-67在混合金属离子溶液中对Co(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)具有良好的选择吸附性能。因此,ZIF-67在实际放射性废液中活化产物的处理中有良好的应用前景。     

纤维素对Co(Ⅱ)的吸附性能

实验采用了静态批式法研究了离子强度、pH值、吸附时间、温度等因素对Co(Ⅱ)在纤维素上吸附性能的影响。结果表明,离子强度和pH对吸附过程有显著影响,在低pH值下,Co(Ⅱ)在纤维素上的吸附主要通过外层络合和离子交换,在高pH值下,主要通过内层络合和表面沉淀。利用Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线进行拟合研究,表明Freundlich可以更好的拟合吸附行为。升高温度有利于Co(Ⅱ)在纤维素上的吸附,由热力学数据(ΔH-〇,ΔS-〇和ΔG-〇)计算结果得知,Co(Ⅱ)在纤维素上的吸附是个自发且吸热的过程。     

改性类水滑石的制备及其去除溶液中Eu(Ⅲ)和U(Ⅵ)

通过水热合成法成功地制备了丙三醇改性Ni/Al型水滑石(GMH),并通过批量处理法和静态吸附法考察了在固体投加量、溶液pH、离子强度、腐殖酸、接触时间和温度等因素影响下,溶液中Eu(Ⅲ)和U(Ⅵ)在GMH上的吸附行为。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等表征手段对材料吸附前后进行分析,结合吸附动力学和热力学模型对吸附机理进行探讨。结果表明,溶液pH值对Eu(Ⅲ)和U(Ⅵ)在GMH上的吸附行为影响显著,在pH=7.0左右时吸附率达到最大;准二级动力学模型和Langmuir等温线模型可以很好地描述Eu(Ⅲ)和U(Ⅵ)在GMH上的吸附过程,且此过程是自发的、吸热的过程;实验条件下,GMH对溶液中的Eu(Ⅲ)和U(Ⅵ)的最大理论吸附量分别为511 mg/g和441 mg/g;GMH对溶液中Eu(Ⅲ)的吸附主要是通过静电相互作用、内层表面络合以及离子交换相互作用实现;而对U(Ⅵ)的吸附主要是通过静电相互作用和内层表面络合作用实现的。实验表明,合成材料在含低放废水的有效净化和修复方面具有很大的应用前景。     

黄钾铁矾的制备及其对U(Ⅵ)的吸附

为了研究黄钾铁矾对溶液中U(Ⅵ)的吸附效果,采用一步水热法制备了黄钾铁矾,并利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman spectrum)、红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等技术表征了材料的理化特性。利用静态吸附实验研究了溶液pH值、离子强度、固液比和U(Ⅵ)初始浓度对吸附过程的影响。结果表明:溶液pH对于U(Ⅵ)的吸附产生较大的影响,而离子强度则对吸附过程没有影响,表明黄钾铁矾对U(Ⅵ)的吸附机理为内层表面络合。吸附在100 min内基本达平衡,且符合准二级动力学模型。吸附等温线符合Langmuir等温模型,表明U(Ⅵ)的吸附是单层吸附。在溶液的pH=7.0、298 K时,黄钾铁矾对U(Ⅵ)的最大吸附量为154 mg/g。最佳吸附条件为:固液比1.0 g/L、U(Ⅵ)初始浓度为0.42 mmol/L、298 K、pH=7.0,达到平衡时的吸附量为(76.0±1.4) mg/g(n=3),去除率达到了(88.0±1.3)%(n=3)。以上结果表明,黄钾铁矾可以作为含U(Ⅵ)废水处理的潜在吸附材料。     

放射性铯在沸石中的吸附与迁移的研究

研究了~(134)Cs在沸石中的吸附与迁移行为.用间歇法测定了~(134)Cs(作为~(137)Cs的示踪剂)在斜发沸石和丝光沸石等4组地质样品上的吸附比(R_d);研究了接触时间、沸石颗粒度、固液比、pH值和核素浓度对吸附比的影响,测定了吸附等温线和铯的吸附容量.用柱实验法研究了~(134)Cs在沸石柱中的吸附与迁移行为,测定了~(134)Cs在柱中的迁移分布.结果表明,沸石对Cs的吸附能力很强,对Cs而言,沸石是核废物处置的很好的回填材料.     

离子强度、pH和腐殖酸对膨润土吸附Ni(Ⅱ)的影响

采用静态批式法研究了Ni(Ⅱ)在膨润土上的吸附行为,探讨了震荡时间、pH、离子强度、膨润土浓度以及腐殖酸浓度对吸附的影响。实验结果表明：在低pH条件下,离子强度对Ni(Ⅱ)的吸附影响很大,Ni(Ⅱ)的吸附主要是离子交换和外层表面络和作用;在高pH条件下,Ni(Ⅱ)的吸附受pH影响较小,Ni(Ⅱ)的吸附主要是内层表面络和作用。溶液中的腐殖酸,在低pH条件下促进Ni(Ⅱ)在膨润土上的吸附,而在高pH条件下降低Ni(Ⅱ)在膨润土上的吸附。     

pH、离子强度、时间和温度对Cd(Ⅱ)在伊利石上吸附的影响

用批量平衡法研究了pH值、离子强度、反应时间和温度对Cd(Ⅱ)在伊利石上吸附的影响。并用Lagrange准二级动力学方程、Langmuir等温线方程、Freundlich等温线方程以及D-R等温线方程对实验数据进行拟合。结果表明:pH值和离子强度对Cd(Ⅱ)在伊利石上的吸附均有明显的影响,低pH值下Cd(Ⅱ)在伊利石上的吸附主要是通过外层络合和离子交换;而在高pH值下Cd(Ⅱ)的吸附主要是通过内层络合作用进行;Cd(Ⅱ)在伊利石上的吸附动力学符合Lagrange准二级动力学方程;热力学符合Langmuir等温线方程;升高温度有利于Cd(Ⅱ)在伊利石上的吸附。     

水相环境中U(Ⅵ)在伊利石上的吸附特征

以伊利石为吸附剂,通过吸附实验探究U(Ⅵ)在伊利石上的吸附特征,分别考查了接触时间、吸附剂用量、U(Ⅵ)初始浓度、pH值及温度对吸附的影响。用FT-IR和SEM对吸附前后的伊利石进行表征,研究了U(Ⅵ)在伊利石上吸附的动力学和热力学过程。结果表明:吸附过程在10 h后达到动态平衡;在U(Ⅵ)初始浓度为50 mg/L时,吸附效果最好;最佳吸附剂用量为0.03 g;pH值对伊利石吸附铀的影响显著,最佳pH值为5～6;升高温度有利于U(Ⅵ)在伊利石上的吸附;准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型对U(Ⅵ)在伊利石上的吸附过程拟合效果较好,吸附过程主要为表面络合作用,属于单层吸附。     

放射性核素60Co(Ⅱ)在伊利石上的吸附行为

本工作利用FTIR和XRD对伊利石进行了详细的表征和分析,并采用静态批式法研究了接触时间、pH、离子强度、溶液电解质离子类型和腐殖酸等环境因素对放射性核素60Co(Ⅱ)在伊利石上吸附行为的影响.实验结果表明,60Co(Ⅱ)在伊利石上的吸附受pH和离子强度影响明显.在pH＜8时腐殖酸促进60Co(Ⅱ)在伊利石上的吸附,而...     

4A沸石对Sr2+的吸附性能的研究

采用间歇法研究在不同环境条件下（浓度、pH值、介质、温度），4A沸石（简称四）对Sr^2＋的吸附性能影响。结果表明：ZF对Sr^2＋的吸附性能比较好，当Sr^2＋浓度为0．05mol/L时，ZF对Sr^2＋的吸附平衡时间约在14天左右，平衡吸附量为526mg／g。Sr^2＋的浓度对ZF的吸附性能影响比较大，其次是溶液的pH值、介质和溶液的温度。ZF对Sr^2＋的平衡吸附量随Sr^2＋浓度的升高而增大，但平衡吸附率和平衡吸附比随着浓度的增大而降低。pH值增大时ZF对Sr^2＋的吸附性能加强。介质溶液含种类、浓度不同的离子时，相对于去离子水介质，ZF对Sr^2＋吸附性能有程度不同的下降；但腐殖酸的存在可以削弱这种影响。温度升高时，ZF对Sr^2＋吸附性能降低。     

基于DBS改性的硅基DtBuCH18C6吸附剂的制备及其对Sr(Ⅱ)的吸附性能研究

为实现高放废液中核素⁹⁰Sr的分离提取,采用十二烷基苯磺酸(DBS)对4′,4′(5″)-二(叔丁基环己基)-18-冠-6(DtBuCH18C6)进行了改性修饰,合成了新型大孔硅基冠醚吸附剂,并通过SEM、TG-DTA、FT-IR等方法对其进行了表征。结果表明：即使在7 mol/L硝酸环境下,吸附剂中DtBuCH18C6的泄漏量也小于2.03%,有较好的化学稳定性;DBS作为配阴离子促进了DtBuCH18C6与Sr(Ⅱ)的络合,在0.5 mol/L硝酸条件下Sr(Ⅱ)的分配系数提高了约10倍(355.02 cm³/g),且在高酸条件下与硝酸离子呈现协同作用;吸附剂对Sr(Ⅱ)的选择吸附性强,吸附过程符合准二级动力学方程及Langmuir吸附模型,最大饱和吸附容量可达到42.13 mg/g。以1 mol/L硝酸作为洗脱剂,洗脱剂与吸附剂的比例设置为0.90 L/g,接触时间为5 h的条件下,约79%的Sr(Ⅱ)可从吸附剂中洗脱下来,说明吸附剂可重复利用。     

磁性氧化石墨烯的制备及其对Co(Ⅱ)的吸附

采用Hummers方法和化学共沉淀方法，合成了磁性氧化石墨烯（M/GO）材料，并以此作为吸附剂材料，采用静态批式实验方法研究了其对Co(Ⅱ)的吸附去除机理。结果显示M/GO具有良好的饱和磁场强度，易于利用外加磁场实现吸附后的固-液分离。Co(Ⅱ)在M/GO表面的吸附几乎不受背景离子强度的影响，而受pH的影响显著。其吸附可快速达到平衡，吸附动力学符合准二级速率方程。升高温度可有效促进吸附。吸附等温过程符合Langmuir模型。热力学参数的分析表明Co(Ⅱ)在M/GO表面的吸附为自发吸热过程。     

基于DBS改性的硅基DtBuCH18C6吸附剂的制备及其对Sr(Ⅱ)的吸附性能研究

为实现高放废液中核素⁹⁰Sr的分离提取,采用十二烷基苯磺酸（DBS）对4′,4′(5″)-二(叔丁基环己基)-18-冠-6（DtBuCH18C6）进行了改性修饰,合成了新型大孔硅基冠醚吸附剂,并通过SEM、TG-DTA、FT-IR等方法对其进行了表征。结果表明：即使在7 mol/L硝酸环境下,吸附剂中DtBuCH18C6的泄漏量也小于2.03%,有较好的化学稳定性;DBS作为配阴离子促进了DtBuCH18C6与Sr(Ⅱ)的络合,在0.5 mol/L硝酸条件下Sr(Ⅱ)的分配系数提高了约10倍（355.02 cm³/g）,且在高酸条件下与硝酸离子呈现协同作用;吸附剂对Sr(Ⅱ)的选择吸附性强,吸附过程符合准二级动力学方程及Langmuir吸附模型,最大饱和吸附容量可达到42.13 mg/g。以1 mol/L硝酸作为洗脱剂,洗脱剂与吸附剂的比例设置为0.90 L/g,接触时间为5 h的条件下,约79%的Sr(Ⅱ)可从吸附剂中洗脱下来,说明吸附剂可重复利用。     

磁性氧化石墨烯的制备及其对Co(Ⅱ)的吸附

采用Hummers方法和化学共沉淀方法，合成了磁性氧化石墨烯（M/GO）材料，并以此作为吸附剂材料，采用静态批式实验方法研究了其对Co(Ⅱ)的吸附去除机理。结果显示M/GO具有良好的饱和磁场强度，易于利用外加磁场实现吸附后的固-液分离。Co(Ⅱ)在M/GO表面的吸附几乎不受背景离子强度的影响，而受pH的影响显著。其吸附可快速达到平衡，吸附动力学符合准二级速率方程。升高温度可有效促进吸附。吸附等温过程符合Langmuir模型。热力学参数的分析表明Co(Ⅱ)在M/GO表面的吸附为自发吸热过程。